Hochdauerstandfeste, gut verarbeitbare, austenitische Legierungen
Für die Dauerbeanspruchung bei Temperaturen über 600' C werden ausschließlich
austenitische Legierungen verwendet. Diese Legierungen enthalten neben Eisen vorwiegend
Chrom und Nickel in größeren Mengen, wodurch der austenitische Zustand erzielt wird.
Außerdem kommen üblicherweise weitere die Dauerstandfestigkeit erhöhende Legierungszusätze
bei besonders hohen Beanspruchungen zur Anwendung. Der Entwicklung solcher Legierungen
mit besonders hoher Dauerstandfestigkeit ist nun eine Grenze dadurch gesetzt, daß
im allgemeinen mit zunehmendem Legierungsgehalt insbesondere an den sogenannten
karbidbildenden Elementen die Warmverformung durch eine steigende Riß- und Bruchanfälligkeit
erschwert wird.Highly durable, easy to process, austenitic alloys For long-term stress at temperatures above 600 ° C, only austenitic alloys are used. In addition to iron, these alloys mainly contain chromium and nickel in large quantities, which results in the austenitic state. In addition, other alloy additives that increase the fatigue strength are usually used in the case of particularly high loads. The development of such alloys with particularly high fatigue strength is now limited by the fact that, in general, with increasing alloy content, especially of the so-called carbide-forming elements, hot deformation becomes more difficult due to an increasing susceptibility to cracks and breakage.
Aus der USA.-Patentschrift 2 553 330 sind Legierungen bekannt,
die z. B. aus 0,120/a Kohlenstoff, 1,2'% Silizium, 18,5% Mangan, 17,504 Chrom, 3,51/o
Kupfer, 111/o Aluminium, 2,2% Titan, 2,51/o Molybdän, 1,5 0/e Vanadin, 22
% Nickel, 12 1/o Kobalt, Rest Eisen bestehen. Diesen Legierungen wurden auch Zusätze
von Cer-Mischmetall zulegiert.From USA. Patent 2,553,330 alloys are known, the z. B. from 0.120 / a carbon, 1.2% silicon, 18.5% manganese, 17.504 chromium, 3.51 / o copper, 111 / o aluminum, 2.2% titanium, 2.51 / o molybdenum, 1 , 5 0 / e vanadium, 22% nickel, 12 1 / o cobalt, the remainder iron. Additions of cerium mischmetal were also added to these alloys.
Gegenstand der Erfindung ist es, Legierungen höchster Dauerstandfestigkeit
anzugeben, die bei Warmformgebung außerordentlich unempfindlich gegen Reißen und
Brechen sind. Diese Legierungen erhalten ihren austenitischen Grundcharakter durch
die Elemente Chrom und Mangan, wobei Chromgehalte zwischen 12 und 2511/o und Mangangehalte
zwischen 10 und 28% zur Anwendung kommen. Außerdem enthalten diese Legierungen bis
zu 1% Kohlenstoff, bis zu 3"/o Silizium neben noch näher zu kennzeichnenden Sonderzusätzen
sowie Eisen und/oder Kobalt einzeln oder beide als Rest. Gegebenenfalls können beabsichtigte
Stickstoffgehalte bis zu 0,5% eingebracht werden.The object of the invention is to produce alloys of the highest creep strength
indicate which are extremely insensitive to tearing and
Are breaking. These alloys retain their basic austenitic character
the elements chromium and manganese, with chromium contents between 12 and 2511 / o and manganese contents
between 10 and 28% are used. In addition, these alloys contain up to
1% carbon, up to 3 "/ o silicon in addition to special additives to be identified in more detail
as well as iron and / or cobalt individually or both as a remainder. Optionally, intended
Nitrogen contents of up to 0.5% can be introduced.
Die vorstehenden Sonderzusätze, durch die vor allem die Dauerstandfestigkeit
auf die erforderliche Höhe gebracht werden soll, bestehen in der Zugabe von 0,01
bis 0,5% seltener Erdmetalle neben Aluminium in Mengen von 0,2 bis zu 5% und Kupfer
in Mengen über 0,2 bis 1011/o sowie mindestens zwei der Metalle Titan, Zirkonium,
Vanadin, Niob und Tantal jeweils in einer Mindestmenge von 0,5 %. Um die
gute Verarbeitbarkeit dieser Legierungen nicht zu gefährden, dürfen Titan nur bis
zu 3%, Zirkonium nur bis zu 5%, Vanadin bis 41/o, Niob bis 4% und Tantal bis zu
6%, anwesend sein.The above special additives, through which the fatigue strength is to be brought to the required level, consist in the addition of 0.01 to 0.5% of rare earth metals in addition to aluminum in amounts of 0.2 to 5% and copper in amounts above 0.2 to 1011 / o and at least two of the metals titanium, zirconium, vanadium, niobium and tantalum each in a minimum amount of 0.5 %. In order not to endanger the good workability of these alloys, titanium may only be present up to 3%, zirconium only up to 5%, vanadium up to 41 / o, niobium up to 4% and tantalum up to 6%.
Eine Legierung gemäß vorliegender Erfindung enthält z. B. 0,13% Kohlenstoff,
1,11% Silizium, 18,411/o Mangan, 18,21% Chrom, 3,35% Kupfer, 0,98% Aluminium, 2,2%
Titan, 1,501o Vanadin, 121/o Kobalt, Rest Eisen mit den unvermeidlichen Verunreinigungen.
Legierungen gemäß der vorliegenden Erfindung können noch zusätzlich Erdalkalimetalle,
vorzugsweise Kalzium und Magaesium, einzeln oder gemeinsam in Mengen bis zu 2%,
vorzugsweise in Mengen bis zu 0,5% enthalten.An alloy according to the present invention contains e.g. B. 0.13% carbon,
1.11% silicon, 18.411 / o manganese, 18.21% chromium, 3.35% copper, 0.98% aluminum, 2.2%
Titanium, 1.501o vanadium, 121 / o cobalt, the remainder iron with the inevitable impurities.
Alloys according to the present invention can additionally contain alkaline earth metals,
preferably calcium and magnesium, individually or together in amounts up to 2%,
preferably contained in amounts up to 0.5%.
Aus einem 2 t fassenden Hochfrequenzofen wurden nickelfreie erfindungsgemäß
erschmolzene Legierungen abgegossen, von denen eine in der Pfanne einen Zusatz von
0,0251% Cer-Mischmetall erhielt. Beide Legierungen wurden nach spanabhebender Oberflächenbearbeitung
durch Fräsen zur Ausschaltung von Oberffächenfehlern unter gleichen, und zwar möglichst
großen Stichabnahmen nach jeweils gleichen Wärmzeiten bis auf durchschnittlich 40
nim verwalzt. Bei diesen Versuchen betrug der beim Walzen entstehende Ausfall wegen
Rissen und Kantenbrüchen bei der Legierung ohne Cer-Mischmetall 22 0/e. Hingegen
wurde bei der Legierung mit Cer-Mischmetallzusatz die Ausschußquote auf 15,6% gesenkL
Bei Stählen, die gemäß der USA.-Patentschrift 2553330 erschmolzen und verwalzt
wurden, konnte die vorteilhafte Wirkung des Cer-Mischmetallzusatzes nicht beobachtet
werden. Zwei Versuchsschmelzen, die analog wie die vorhin beschriebenen verwalzt
wurden, zeigten in ihrem Ausbringen fast gleichbleibende Ausschußwerte.Nickel-free alloys melted according to the invention were cast from a high-frequency furnace with a capacity of 2 t, one of which was given an addition of 0.0251% cerium-mischmetal in the ladle. After machining the surface by milling, both alloys were rolled to eliminate surface flaws with the same, namely as large as possible pass reductions after the same heating times to an average of 40 nm. In these tests, the failure resulting from rolling due to cracks and broken edges in the alloy without cerium mixed metal was 22 0 / e. In contrast, the reject rate was reduced to 15.6% in the case of the alloy with the addition of cerium mischmetal. The advantageous effect of the cerium mischmetal addition could not be observed in steels which were melted and rolled in accordance with US Pat. No. 2553330. Two test melts, which were rolled analogously to those described above, showed almost constant reject values in their output.
Auf Grund dieser Untersuchungen ist der die Warmverformbarkeit verbessernde
Einfluß des Cer-Mischrnetalls ohne Zweifel zu erkennen. Die Dauerstandfestigkeit
wurde nach dem DVM-Verfahren bei
750' C ermittelt. Sie liegt
bei beiden Stählen zwischen 11 und 12 kg/mm2.On the basis of these investigations, the influence of the cerium mixed metal which improves the hot formability can be seen without a doubt. The creep strength was determined by the DVM method at 750 ° C. It is between 11 and 12 kg / mm2 for both steels.